FC.1 自动控制原理要点.ppt

水箱水位的手动控制 指出该系统中的： 给定、被控制量、比较元件、放大元件、 执行元件、被控对象、测量元件。 控制目标：要求水池的水位恒定在期望的数值上 ？ 1、分别指出该系统中的被控对象、测量元件、 执行元件、给定、被控制量 H 控 制 器 （ 比 较 、 放 大 ） Q 1 浮 子 Q 2 气 动 阀 门 被控对象：水箱 浮子：液面高度的反馈元件 Q2为系统的干扰量 执行机构：气动阀门 给定： 期望液位 被控量（输出）：实际液位 控制目标：要求水池的水位恒定在期望的数值上。 “负反馈”是万能钥匙？ §1.5 控制系统的基本要求 而惯性的存在，使得反馈控制系统的输出并不是那么“理想”。 r(t)=1(t)为输入量（给定），理想输出量（被控制量）c0(t)=1(t)。 实际的输出量（被控制量）可能为 c1(t) 、c2(t) 和c3(t)。 §1.5 控制系统的基本要求 稳定性：是指系统在外扰动力去掉后能够恢复到原平衡状态的能力。即输出量偏离平衡状态后应该随时间收敛并且最后回到初始的平衡状态。系统不稳定,系统就不能正常运行，可能造成系统的彻底损坏，引起重大事故，稳定性的要求是系统工作的首要条件。 快速性：在系统稳定的前提下，输出量与给定输入量之间产生偏差时，消除这种偏差过程的快速程度。 平稳性：是指过渡过程平稳 准确性：亦称静态精度，是指在调整过程结束后输出量与给定的输入量之间的偏差，即稳态误差。 2）根据对系统性能的要求，如何合理地设计校正装置，使系统的性能能全面地满足技术上的要求。 1）对于一个具体的控制系统，如何从理论上对它的动态性能和稳态精度进行定性的分析和定量的计算。 §1.6 本课程任务和内容 2）分析系统的性能：稳定性、快速与平稳性和准确性。 1）建立控制系统的数学模型（第二章） §1.6 本课程任务和内容 时域分析法（第三章） 根轨迹法（第四章） 频域分析法（第五章） 3）设计和校正线性系统（第六章） 4）分析线性离散系统（第七章） 5）分析非线性系统（第八章） 总结 反馈控制原理 重要概念： 自动控制系统、给定、被控量、被控对象、开环、闭环控制、反馈 控制系统的分类 自动控制系统的组成，并能够画出一个典型控制系统的框图 负载变化时，需要人参与调节转速。 * * * 单击此处编辑母版标题样式 自动控制原理 1、自动控制原理（第五版） 胡寿松 国防工业出版社 2、自动控制原理（第三版） 李友善 国防工业出版社 3、自动控制原理 梅晓榕 科学出版社 4、现代控制系统（第十版） Richard C. Dorf 高等教育 出版社 5、现代控制工程（第四版） katsuhiko ogata 电子工业 出版社 参考书 这门课要解决什么问题？ 分析系统性能 设计系统 直流电动机速度控制系统 控制目标是使电动机稳定在要求的转速上运行 §1.1 引言 通过调节Ug的大小，实现对电机转速的控制。 由Ug和Uf的差值决定放大器的输出，从而控制电机转速。 热力系统控制系统 控制目标是使流出的热水保持一定的温度 由蒸汽的进气量、冷水进水量和热水出水量共同决定水温。 由给定水温和实际水温的差值决定蒸汽的进气量，从而控制水温。 自动控制： 自动控制是在没有人参与的情况下，系统的控制器自动地按照人预定的要求控制设备或过程，使之具有一定的状态和性能。 自动控制系统： 具有自动控制功能的系统称为自动控制系统。 §1.2 自动控制系统示例 离心式调速器 §1.2 自动控制系统示例 电阻炉温度控制系统 一、 按信号的传递路径来分类 开环控制： 闭环控制： 复合控制：同时引入开环和闭环控制 §1.3 控制系统分类 系统的输出端与输入端不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用不发生影响的系统称为开环控制系统。 控制器 被控对象 控制量 被控量 给定值 r(t) u(t) y(t) 开环控制 控制器 被控对象 控制量 被控量 给定值 r(t) u(t) y(t) 测量元件 偏差 e(t) ＋ － 如果系统的被控量直接或间接地参与控制，这种系统称为闭环控制系统或反馈控制系统。 “闭环” ，就是将输出信号通过测量元件反馈到系统的输入端，通过比较、控制来减小系统误差。 闭环控制（反馈控制） 若反馈的信号与输入信号相减，使产生的偏差越来越小，则称为负反馈；反之，则称为正反馈。 反馈控制原理：利用输入量与反馈量之差（偏差）产生的控制作用，作用到被控对象，最终消除